EP0084612B1 - Vieleckiger Schneideinsatz - Google Patents

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EP0084612B1
EP0084612B1 EP82110248A EP82110248A EP0084612B1 EP 0084612 B1 EP0084612 B1 EP 0084612B1 EP 82110248 A EP82110248 A EP 82110248A EP 82110248 A EP82110248 A EP 82110248A EP 0084612 B1 EP0084612 B1 EP 0084612B1
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EP
European Patent Office
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chip
cutting insert
cutting
insert according
control elements
Prior art date
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Expired
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EP82110248A
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English (en)
French (fr)
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EP0084612A1 (de
Inventor
Norbert Dr. Reiter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Widia GmbH
Original Assignee
Fried Krupp AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/141—Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness
    • B23B27/143—Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness characterised by having chip-breakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2200/00—Details of cutting inserts
    • B23B2200/32—Chip breaking or chip evacuation
    • B23B2200/321—Chip breaking or chip evacuation by chip breaking projections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/23—Cutters, for shaping including tool having plural alternatively usable cutting edges
    • Y10T407/235—Cutters, for shaping including tool having plural alternatively usable cutting edges with integral chip breaker, guide or deflector

Definitions

  • the invention relates to a polygonal cutting insert for machining tools, which is provided on its top surfaces with a plurality of raised chip-forming elements which reduce their cross-section upwards and which are arranged in series at a distance from the cutting edges.
  • breaker grooves are arranged along the cutting edge (cf., for example, DE-A-2 231 631).
  • the top surface of the cutting inserts is trough-shaped within the cutting edges (see, for example, DE-B-2309443 or US-A-4214845).
  • a plurality of chip breaker projections or elements are arranged, which are designed as a spherical segment (DE-E-2 309 443) or as a truncated cone (US-A-4214845) and each have a distance from one another .
  • US Pat. No. 4,214,845 also discloses individual elongated chip-shaped elements arranged in the center of the cutting edges, the base surface of which has an obtuse-angled thickening pointing in the direction of the cutting edge.
  • a polygonal cutting insert which preferably has triangular or quadrangular cover surfaces and chip-forming elements embedded therein, the chip-forming elements of which are formed with a base whose circumferential line extends in three main directions. In the case of the chip-forming elements arranged within a row, one of the three main directions is aligned with the adjacent cutting edge.
  • the chip-forming elements are preferably arranged in such a way that the main direction of the circumferential line of the chip-forming elements aligned with the adjacent cutting edge runs parallel to the cutting edge.
  • the chip form elements are preferred. according to claim 4, formed with a triangular base.
  • the circumferential lines of the chip form elements can be rounded at the transition from one main direction to another, so that the chip form elements z.
  • chip form elements in chip form grooves that are concave or step-shaped.
  • At least a partial surface grinding of the chip-forming elements is also recommended, in particular in such a way that the plane surface of the chip-forming element lying parallel to the top surface of the cutting insert and the top surface are of the same height.
  • chip-forming elements of different sizes and different geometries d. H. acute-angled and rounded pyramid frustum shapes used.
  • the cutting insert shown in Fig. 1 has a substantially regular triangular shape and has along the cutting edges 1, which from the cutting lines of the cover surface shown, each with right-angled side surfaces are formed, chip-forming elements 2, which are designed essentially star-shaped in the illustrated embodiment.
  • FIGS. 2a to 2d The possibility of shaping the chip-forming elements 2 can also be seen from FIGS. 2a to 2d, according to which the chip-forming elements have a circular segment-like or semicircular appearance in cross section, possibly with a plane-ground surface 3.
  • the chip form elements can be arranged in accordance with the representations in FIGS. 2 b and 2 d on the top surface 4 that has just been designed or in trough-shaped chip form grooves 5.
  • the chip form grooves can be designed differently: Asymmetrical arrangements (Fig. 2a) as well as symmetrical (Fig.2c) are possible. Furthermore, the depth and the radius of the chip form groove can be adapted to the cutting needs.
  • the quadrangular cutting insert shown in FIG. 3 has three-pronged chip-forming elements 2, which may have surface-ground surfaces 7 according to FIG.
  • the side surfaces 8 of the chip form elements are concavely curved.
  • chip-forming elements 2 are embedded in a trough-shaped chip-forming groove 5, it is advisable to limit the height of the chip-forming elements 2, particularly in the case of cutting inserts which can be used on both sides, in such a way that their tip or surface 7 arranged parallel to the top surface 4 are at most the same height.
  • the cutting inserts can have different chip-forming elements 2.
  • the shapes used range from the trident to the star-shaped truncated cone to the - cf. Fig. 5 - Chip-forming element 2 with a cloverleaf-like base with almost spherical ends.
  • FIG. 6 shows a cutting insert that can be used on both sides, each with three star-shaped chip-shaped elements 2 arranged along the cutting edge.
  • the top surface 4 of the cutting insert, as shown in FIG receives.
  • the chip form elements can be applied to the base body 9 of the cutting insert by sintering, soldering, gluing or the like.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen vieleckigen Schneideinsatz für Werkzeuge der spanabhebenden Bearbeitung, der an seinen Deckflächen mit einer Vielzahl von erhabenen Spanformelementen versehen ist, die sich in ihrem Querschnitt nach oben reduzieren und die im Abstand zu den Schneidkanten in Reihe angeordnet sind.
  • Bei bekannten Schneideinsätzen dieser Art sind längs der Schneidkante Brechernuten angeordnet (vgl. z. B. DE-A-2 231 631). Bei anderen Schneideinsätzen ist die Deckfläche der Schneideinsätze innerhalb der Schneidkanten muldenförmig ausgebildet (vgl. z. B. DE-B-2309443 oder US-A-4214845). In den Spanbrechernuten bzw. in der muldenförmigen Vertiefung ist eine Vielzahl von Spanbrechervorsprüngen bzw. -elementen angeordnet, die als Kugelsegment (DE-E-2 309 443) oder als Kegelstumpf (US-A-4214845) ausgebildet sind und jeweils einen Abstand zueinander aufweisen. Aus der US-A-4 214 845 sind außerdem in der Mitte der Schneidkanten angeordnete einzelne längliche Spanformelemente bekannt, deren Grundfläche eine in Richtung auf die Schneidkante weisende stumpfwinklige Verdickung aufweist.
  • In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß die vorbeschriebenen Schneideinsätze nur in einem begrenzten Bereich unterschiedlicher Schnittbedingungen, wie etwa unterschiedlicher Schnittiefen, Vorschubgeschwindigkeiten sowie Werkstoffe, verwendbar sind. Im Zuge der technischen Weiterentwicklung und insbesondere infolge der zunehmenden Automatisierung werden jedoch möglichst universell einsetzbare Schneideinsätze gefordert, mit denen eine sichere Formung und Entfernung des Spanes aus der Maschine Grundvoraussetzung für den kontinuierlichen Betrieb ist.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz zu schaffen, der gleichermaßen eine sichere Formung und Entfernung des Schneidspans in einem großen Anwendungsbereich unterschiedlicher Schnittbedingungen ermöglicht und der eine Brechung von Spänen nicht nur unterschiedlicher Stärke, sondern auch verschiedener Werkstoffe gewährleistet.
  • Die Aufgabe wird durch einen vieleckigen Schneideinsatz, der vorzugsweise drei- oder viereckige Deckflächen sowie darin eingebettete Spanformelemente besitzt, gelöst, dessen Spanformelemente mit einer Grundfläche ausgebildet sind, deren Umfangslinie sich in drei Hauptrichtungen erstreckt. Dabei ist bei den innerhalb einer Reihe angeordneten Spanformelementen die eine der drei Hauptrichtungen auf die benachbarte Schneidkante ausgerichtet.
  • Vorzugsweise werden die Spanformelemente so angeordnet, daß die auf die benachbarte Schneidkante ausgerichtete Hauptrichtung der Umfangslinie der Spanformelemente parallel zu der Schneidkante verläuft.
  • Die Spanformelemente sind vorzugsweise. entsprechend Anspruch 4, mit dreieckiger Grundfläche ausgebildet.
  • Man ist aber keineswegs auf eine strenge Dreiecksform beschränkt, sondern verwendet nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung pyramidenstumpfartige Spanformelemente mit abgerundeten, kontav ausgebildeten Seitenflächen. wobei die Umfangslinien der Spanformelemente beim Übergang von einer Hauptrichtung zu einer anderen gerundet sein können, so daß die Spanformelemente z. B. dreizackig mit konkav gestalteten Seitenflächen oder sternförmig mit abgerundeten Strahlenenden ausgebildet sind. Die beschriebene Ausgestaltung gestattet eine jeweils optimale Anpassung der Spanformelemente an die Außenkontur des Schneideinsatzes, so daß die gewünschte Spanformung bis zu kleinsten Schnittiefen gewährleistet ist.
  • Es erweist sich weiterhin als vorteilhaft, die Spanformelemente in Spanformrillen einzubetten, die konkav oder stufenförmig ausgebildet sind.
  • Insbesondere bei zweitseitig verwendbaren Schneideinsätzen empfiehlt sich zudem zumindest ein teilweiser Planschliff der Spanformelemente, insbesondere derart, daß die parallel zu der Deckfläche des Schneideinsatzes liegende Planfläche des Spanformelementes und die Deckfläche gleich hoch sind.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden in dem Schneideinsatz Spanformelemente unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Geometrie d. h. spitzwinklige und abgerundete Pyramidenstumpfformen, verwendet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
  • Es zeigen :
    • Figur 1 einen Schneideinsatz in Draufsicht,
    • Figur 2a bis d Querschnittsansichten längs der Linie 11-11 mit jeweils unterschiedlich geformten Spanformelementen in verschieden geformten Spanformrillen bzw. auf ebenen Deckflächen des Schneideinsatzes,
    • Figur 3 einen viereckigen Schneideinsatz in Draufsicht,
    • Figur 4a bis c jeweils einen Querschnitt längs der Linie IV-IV mit verschieden geformten Schneidformelementen bei unterschiedlichen Deckoberflächen des Schneideinsatzes,
    • Figur 5 ein Spanformelement mit in drei Richtungen angeordneten nahezu kugelförmigen Enden in der Draufsicht,
    • Figur 6 einen Schneideinsatz in der Draufsicht und
    • Figur 7 in einem Querschnitt längs der Linie VII-VII entsprechend Fig.6.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Schneideinsatz besitzt eine im wesentlichen regelmäßige Dreiecksform und weist längs der Schneidkanten 1, die aus den Schnittlinien der dargestellten Deckfläche mit jeweils rechtwinklig anliegenden Seitenflächen gebildet werden, Spanformelemente 2 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen sternförmig gestaltet sind.
  • Die Möglichkeit der Formgestaltung der Spanformelemente 2 sind weiterhin aus den Fig. 2a bis 2d ersichtlich, wonach die Spanformelemente im Querschnitt kreissegmentartiges bzw. halbkreisförmiges Aussehen, ggf. mit plangeschliffener Oberfläche 3 besitzen. Die Spanformelemente können entsprechend den Darstellungen in Fig. 2b und 2d auf der eben gestalteten Deckfläche 4 oder in muldenförmigen Spanformrillen 5 angeordnet sein. Die Spanformrillen können verschieden gestaltet sein : Es sind ebenso asymmetrische Anordnungen (Fig. 2a) wie auch symmetrische (Fig.2c) möglich. Desweiteren kann die Tiefe sowie der Radius der Spanformrille den Schneidbedürfnissen angepaßt werden.
  • Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, die Schneidkanten 1 relativ zur Deckfläche 4 des Schneideinsatzes überhöht anzulegen, so daß zur Mitte des Schneideinsatzes die Deckfläche geringfügig geneigt verläuft bzw. sich ein nasenförmiger Eckvorsprung 6 ergibt (Fig. 2a).
  • Der in Fig.3 dargestellte viereckige Schneideinsatz besitzt dreizackige Spanformelemente 2, die ggf. entsprechend Fig.4a plangeschliffene Flächen 7 besitzen. Die Seitenflächen 8 der Spanformelemente sind konkav gewölbt.
  • Sofern die Spanformelemente 2 in eine muldenförmige Spanformrille 5 eingebettet sind, empfiehlt es sich, insbesondere bei zweiseitig verwendbaren Schneideinsätzen die Höhe der Spanformelemente 2 so zu begrenzen, daß deren Spitze bzw. parallel zur Deckfläche 4 angeordnete Fläche 7 höchstens gleich hoch liegen.
  • Bei der Anordnung der Spanformelemente 2 ist man nicht zwangsläufig darauf festgelegt, diese parallel zur Schneidkante anzuordnen, bisweilen erweist es sich als ebenso vorteilhaft, die Spanformelemente auf einer Bogenlinie mit großem Radius längs der Schneidkante anzuordnen.
  • Die Schneideinsätze können unterschiedliche Spanformelemente 2 besitzen. Die verwendeten Formen reichen vom dreizackigen über den sternförmigen Kegelstumpf bis zu dem - vgl. Fig. 5 - Spanformelement 2 mit kleeblattartiger Grundfläche mit nahezu kugelförmig ausgebildeten Enden.
  • Fig.6 zeigt einen zweiseitig verwendbaren Schneideinsatz mit jeweils drei längs der Schneidkante angeordneten sternförmigen Spanformelementen 2. Die Deckfläche 4 des Schneideinsatzes ist, wie in Fig. 7 dargestellt, muldenförmig auf Ober- wie Unterseite ausgestaltet, so daß der Schneideinsatzgrundkörper 9 die Form einer Konkavlinse erhält.
  • Die Spanformelemente können auf dem Grundkörper 9 des Schneideinsatzes durch Sintern, Löten, Kleben oder ähnliches aufgebracht werden.

Claims (12)

1. Vieleckiger Schneideinsatz für Schneidwerkzeuge der spanabhebenden Bearbeitung, der an seinen Deckflächen (4) mit einer Vielzahl von erhabenen Spanformelementen (2) versehen ist, die sich in ihrem Querschnitt nach oben reduzieren und die im Abstand zu den Schneidkanten (1) in Reihe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanformelemente (2) sich in drei Hauptrichtungen erstreckende Umfangslinien aufweisen, wobei bei den innerhalb einer Reihe jeweils zu den Schneidkanten (1) angeordneten Spanformelementen (2) eine der drei Hauptrichtungen auf die benachbarte Schneidkante (1) ausgerichtet ist.
2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die benachbarte Schneidkante (1) ausgerichtete Hauptrichtung der Umfangslinien der Spanformelemente (2) parallel zur Schneidkante angeordnet ist.
3. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die benachbarte Schneidkante (1) ausgerichtete Hauptrichtung der Umfangslinien der Spanformelemente (2) auf einer Bogenlinie angeordnet ist.
4. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslinie mindestens eines Spanformelements durch die Seiten eines Dreiecks gebildet ist.
5. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslinie mindestens eines Spanformelements (2) durch drei gerundete konkave Linien gebildet ist.
6. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslinien der Spanformelemente (2) beim Übergang von einer Hauptrichtung in eine andere gerundet sind.
7. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanformelemente (2) an ihrem oberen Ende eine ebene Fläche (3, 7) aufweisen.
8. Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Flächen (3, 7) aller Spanformelemente (2) einer Deckfläche (4) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
9. Schneideinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfläche (4) muldenförmig ausgebildet ist und die durch die oberen Flächen (3, 7) der Spanformelemente (2) gegebene Ebene nicht höher ist als die durch die Schneidkanten (1) gegebene Ebene.
10. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanformelemente (2) an ihrem oberen Ende gerundet sind.
11. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanformelemente (2) in am Rand der Deckfläche (4) angeordneten, Spanformrillen (5) untergebracht sind.
12. Schneideinsatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanformrillen (5) konkav oder stufenförmig ausgebildet sind.
EP82110248A 1981-12-08 1982-11-06 Vieleckiger Schneideinsatz Expired EP0084612B1 (de)

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DE19813148535 DE3148535A1 (de) 1981-12-08 1981-12-08 Vieleckiger schneideinsatz

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EP0084612A1 EP0084612A1 (de) 1983-08-03
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EP (1) EP0084612B1 (de)
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DE (1) DE3148535A1 (de)
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